多层钢结构住宅作为未来民用建筑中推广的主要形式之一,具有广阔的发展前景。然而由于在我国起步相对较晚,设计水平和施工技术还不是很成熟,经济效果不是很好。针对这些问题,本文对多层钢结构的优化设计进行了研究,以期待合理地使用材料,提高设计的效率,降低工程造价。结构优化设计是将力学概念与优化技术结合起来,以计算机为工具,在满足各种规范和规定的前提下,来研究结构最优设计方案的一种方法。与传统的结构设计相比,结构优化设计更科学,其设计方案更为合理,能够达到经济性与安全性的协调与统一。进行结构优化设计的应用研究,具有很大的现实意义。本文叙述了结构优化设计原理和方法,分析了钢结构设计的基本原理并给出了相关设计公式。在此基础上,借助于ANSYS软件创建了实际工程的有限元模型,并对结构进行了分析计算,利用APDL语言编写程序完成了结果数据的提取,这不仅对结构的原始设计进行了有效的检验,而且还进行了优化参数的赋值,为结构的优化设计做了必要的准备。然后在结构最不利荷载组合的情况下,利用ANSYS自带的优化工具箱对结构进行了优化设计。优化后结构构件的截面尺寸均得到了明显地改善,取得了很好的经济效果。同时又对不同优化方法下的结果进行对比,发现一阶方法比零阶方法精确度高,优化效果好,但应避免其收敛到局部最小值。并采用等截面柱的模型进行优化对比,指出了多层结构采用等截面柱的可行性。通过对优化结果进行验证,表明ANSYS的优化方法确实是一种行之有效的方法。它不仅可以提高设计效率,弥补设计人员经验不足,而且可以确保工程设计质量,加快工程进度,具有很大的现实意义。